煤礦供電繼電保護系統(tǒng)整定的對策

山東能源棗莊礦業(yè)集團有限責任公司 靳遠志

在電力系統(tǒng)中，要想系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)就必須要有保障。好比打預防針，要有提前的保護和預防一樣，繼電保護整定裝置就是如此[1]。

1 加強煤礦供電設(shè)備中的電氣保護開展的價值

推動經(jīng)濟社會的發(fā)展。隨著社會對于煤礦資源的需求越來越大，加強對煤礦資源的開采是現(xiàn)代煤礦企業(yè)需要面臨的主要問題。在煤礦開采過程中需要有關(guān)的供電設(shè)備為其提供動力支持，但供電設(shè)備在具體運行過程中會出現(xiàn)一定的問題，導致開采過程無法順著進行，再加上煤礦開采的環(huán)境一般比較惡劣，通常是在井下作業(yè)、溫差較大且空間比較密閉，如果這個時候供電設(shè)備出現(xiàn)了故障，就會極大的影響了人們的正常作業(yè)，很容易發(fā)生有關(guān)的安全事故，所以為了更好的保障整個供電設(shè)備的安全，就需不斷提高對電氣保護的重視度，加強電氣保護技術(shù)的應用，從而更好的實現(xiàn)我國經(jīng)濟的發(fā)展。

提高煤礦開采的效率。對煤礦開采過程中加強電氣保護，可以保證整個供電設(shè)備平穩(wěn)的運行，為煤礦開采提供動力的支持，從而更好的保障了煤礦開采作業(yè)的正常工作，大大的提高了煤礦開采的效率。實現(xiàn)了煤礦開采行業(yè)的優(yōu)化和轉(zhuǎn)型，提高煤礦開采企業(yè)的核心競爭力。

2 目前煤礦供電設(shè)備以及電氣保護的現(xiàn)狀研究

2.1 煤礦供電設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模的不斷擴大，在很多設(shè)計方面都存在著很多的問題，從而使得電氣設(shè)備極易出現(xiàn)故障，從而釀成了一些人身意外事故。此外隨著一些煤礦升降機的使用，需要越來越多電能的支持，但缺乏了安全穩(wěn)定的供電環(huán)境，在對一些供電進行設(shè)計時，安裝人員行為不規(guī)范，甚至進行偷工減料，留下了很嚴重的安全隱患。有一些施工人員在開采的時候會進行拉長作業(yè)線的操作，供電距離遠遠超過標準距離，這就使得供電過程中會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、供電效果差的現(xiàn)象。此外供電設(shè)備的養(yǎng)護工作也是非常重要的，現(xiàn)在很多人員都沒有重視到對供電設(shè)備的保護，供電設(shè)備長時間進行作業(yè)而沒有進行相應的檢修，從而導致供電設(shè)備極容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，供電設(shè)備效果也有所下降，無法很好地滿足現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)企業(yè)的需求。

2.2 目前供電設(shè)備電氣保護的發(fā)展現(xiàn)狀

很多煤礦企業(yè)根據(jù)供電設(shè)備自身情況開展了有關(guān)電氣保護的措施，但對措施的落實效果不夠明顯。首先對電氣保護系統(tǒng)的確定以及完善不到位，導致很多電器保護的技術(shù)和裝置無法運用到實際的電氣設(shè)備中，此外進行電氣保護的有關(guān)裝置存在著質(zhì)量較差、性能不好的問題，同時還存在著對電氣保護的形式過于單調(diào)，有一些企業(yè)僅對電氣保護的裝置進行了安裝，并沒有對其進行相應的檢查，電器保護的裝置自身就出現(xiàn)了問題，不能很好的發(fā)揮出電氣保護的作用。

2.3 繼電保護整定的最先參數(shù)錯誤

繼電保護整定計算是依據(jù)電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來進行的，所以電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的正誤是計算正誤的前提和基礎(chǔ)。就像做數(shù)學計算一樣，倘若第一步數(shù)據(jù)是錯誤的，那么后面的計算都是錯誤的，哪怕過程再長、計算再精準都是如此。整定計算的最先參數(shù)錯誤表現(xiàn)在三個方面：一是各單位和部門最先上報的原始數(shù)據(jù)參數(shù)是錯誤的，這將導致后面的計算出錯；二是系統(tǒng)參數(shù)建模發(fā)生錯誤，要么工作人員在錄入數(shù)據(jù)時發(fā)生錯誤或整定的工作人員工作中的計算誤差，這些也會導致后面的計算出問題；三是由于線路施工的阻力較大，一般工程在最后部分會于線路架通后第二天投產(chǎn)，所以計算時線路的阻礙則只能使用設(shè)計的參數(shù)，這可能將會導致設(shè)計的參數(shù)與實際的參數(shù)出現(xiàn)差距和誤差，從而影響了整個計算的結(jié)果，出現(xiàn)錯誤。

2.4 整定計算的時間緊迫，容易出錯

由于相關(guān)的管理規(guī)定，要求最新新建的工程或進行技術(shù)改進的工程必須在3和1個月之前提交相應的參數(shù)給有關(guān)部門，而且其中還會出現(xiàn)設(shè)備不到位或是多個建設(shè)同時進行投產(chǎn)，所以要在規(guī)定的時間期限里完成整定計算是相當困難和緊迫的，這就會影響到工作人員的計算，因為趕時間，所以沒時間檢查或者重新計算，只能快，以至于出現(xiàn)錯誤的概率不低。

2.5 整定計算的保護裝置的選用

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電保護的更新和進步，逐漸從集成電路和晶體管等保護裝置逐漸過度到使用微機型繼電裝置，而且運用范圍和比例也越來越高，但這一款要求也更高。再加之市場上的繼電保護裝置也越來越多樣化、各種保護裝置雖然運行的結(jié)果一樣，但或多或少它們的運行原理和過程有著或大或小的區(qū)別，這就更加要求工作人員能熟悉了解相關(guān)的原理和運作過程，這樣才能專業(yè)、熟練的掌握裝置，以便應對電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種狀況和問題，防止對保護裝置的原理不清楚而出現(xiàn)了錯誤的整定，影響結(jié)果。

2.6 瞬時電流速斷保護區(qū)間范圍存在的問題[2]

在煤礦繼電保護整定計算中，瞬時電流速斷保護范圍的計算往往被忽視或有些單位根本就沒計算過。煤礦供電線路大多采用電纜線路，距離短、線路阻抗值小，電網(wǎng)在最大、最小不同的運行方式下的系統(tǒng)阻抗差別較大，故易造成最大運行方式下計算的電流速斷保護在最小運行方式下產(chǎn)生拒動的現(xiàn)象，致使無法及時切除故障電流而損壞電氣設(shè)備。在電流速斷保護整定計算時，應通過計算保護范圍觀察電流速斷保護是否滿足保護范圍不小于線路全長20%的規(guī)定，及時調(diào)整不合理的保護整定值，確保電流速斷保護在線路短路故障狀態(tài)時有足夠的保護范圍，能迅速切斷故障線路。

圖1 電流速斷保護范圍曲線圖

圖1表明在線路不同地點短路時短路電流Id 與距離L 的關(guān)系。曲線1是在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路電流曲線；曲線2是在系統(tǒng)最小運行方式下兩相短路電流曲線；電流速斷保護的動作電流Idz為直線3，它與曲線1和2分別相交在M 和N 點。從圖1還可看出，電流速斷不能保護全長，最大保護范圍是LM，最小保護范圍是LN。瞬時電流速斷保護的主要缺點是不能保護線路全長，有較大的保護盲區(qū)，需采取其他更為合理的保護方法來消除保護盲區(qū)。

3 不斷優(yōu)化煤礦供電設(shè)備中電氣保護中的問題的具體措施

3.1 根據(jù)煤礦企業(yè)的現(xiàn)狀確定電氣保護的方案

煤礦企業(yè)在開展電氣保護時，首先需設(shè)置電氣保護方案，電氣保護方案的確定要基于自身企業(yè)的實際現(xiàn)狀。首先要加強對該方面的重視以及資金的投入力度，對供電設(shè)備以及電氣保護的裝置進行定期的檢修，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備中所存在的故障并進行解決。同時還需對雙回路的電源線路進行檢查，確保供電的安全，沒有存在漏電的現(xiàn)象。對于供電線路過長的問題需不斷優(yōu)化整個電路的布局，確保每一處都可有相應電源的支持，減少一些供電的壓力。要結(jié)合煤礦作業(yè)的具體環(huán)境對各項裝置和設(shè)備的性能以及功能進行優(yōu)化，更好的提高工作的效率。

3.2 積極對電氣保護的形式進行創(chuàng)新

很多煤礦企業(yè)使用的供電設(shè)備都是高壓開關(guān)柜，防爆配電裝置這類設(shè)備。要根據(jù)不同設(shè)備自身的特點來選擇合適的電氣保護內(nèi)容。如在對高壓開關(guān)柜進行供電保護時，通常會采用機電保護的技術(shù)并配備相應機電保護的裝置，如果供電設(shè)備的元件出現(xiàn)故障，該裝置就可準確地斷開故障部分，保證其他部分的正常工作，目前應用比較廣泛的是微機保護，極大的保證了煤礦生產(chǎn)的安全性。此外，在對一些低壓的供電設(shè)備進行電氣保護通常會采用智能開關(guān)的裝置，如裝置出現(xiàn)漏電現(xiàn)象有關(guān)裝置就會進行跳閘處理，這樣可很好的保障電路的穩(wěn)定，同時也大大的控制了成本。總而言之，為更好的保障煤礦供電設(shè)備電氣保護的效果，需更好的認識到電氣保護與供電設(shè)備中的聯(lián)系，不斷提高電氣保護的效率。

3.3 繼電保護整定計算的危險點解決措施

一是要求有關(guān)部門在上報數(shù)據(jù)參數(shù)前嚴格按照相關(guān)的規(guī)定進行計算，不僅如此還需工作人員用足夠、充裕的時間來整定計算，最好能仔細的檢查或再次整定以防止失誤造成的錯誤，最后應按時上交參數(shù)，不能有所延誤，造成惡劣的影響。

二是工作人員在收集數(shù)據(jù)時不要以書本理論等數(shù)據(jù)為支撐和前提，而要從實際出發(fā)、以現(xiàn)實數(shù)據(jù)為準，這樣才是正確的，因為現(xiàn)實是變化的、數(shù)據(jù)也是一樣，我們需跟著一起變化。這包括：對現(xiàn)場的設(shè)備諸如變壓器、線路等進行現(xiàn)場的即時測驗，然后收集好參數(shù)。這要求加強相關(guān)的監(jiān)督和管理，這樣才不會偷懶應用理論參數(shù)出現(xiàn)錯誤的狀況；在進行整定計算前，就應安排有關(guān)人員專門對圖紙進行仔細檢查，看是否出現(xiàn)了問題。首先是要求要設(shè)計嚴謹規(guī)范，其次是要求工作人員在整定計算時嚴格按照這個設(shè)計規(guī)范進行，避免依靠經(jīng)驗、感覺一類。最后是在驗收時要做相關(guān)測驗，但前提是需要保護性的測驗；接著還要對原始的參數(shù)進行核查，如出現(xiàn)了問題要及時溝通解決。最后維護的相關(guān)單位在進行驗收時也同樣需要進行相關(guān)檢驗，以確保整定計算的正確性，避免失誤。

三是在計算時要保證相關(guān)的計算和數(shù)據(jù)能與說明書對應上。首先要認真仔細閱讀相對應的說明書，一定要確保技術(shù)一致。在這進行整定計算時還需要定值清單，這樣操作時就需要出具保護的定值通知單。

四是整定計算最好需要配合系數(shù)。這要求認真學習相關(guān)規(guī)程，并在規(guī)程的前提下結(jié)合到實際，制定靈敏和有選擇的原則。如存在長時間的檢驗值且又是臨時的、就應進行檢驗，以保證這種方式能符合靈敏性和選擇性的要求。

五是需要熟悉整定計算前后所需設(shè)備的運行原理。

3.4 采用瞬時電流閉鎖電壓速斷保護解決電流速斷保護盲區(qū)問題

采用瞬時電流閉鎖電壓速斷保護作為線路Ⅰ段主保護，由于電流元件為閉鎖元件，電壓元件用于控制保護區(qū)，基本能同時滿足靈敏性和選擇性的雙重要求，延長了保護范圍，有效解決了因供電線路較短帶來的電流速斷存在保護盲區(qū)以及越級跳閘的問題。瞬時電流閉鎖電壓速斷保護工作方式：主要是利用短路時電流增大和電壓降低的特點，采用電壓速斷元件瞬時切除線路故障，延長保護范圍，使保護范圍大于線路全長的20%，受系統(tǒng)運行方式變化影響較小，而單獨電流速斷保護區(qū)則很短，尤其適用于無時限電流速斷保護靈敏度不能滿足要求的電網(wǎng)。

圖2 保護計算示意圖

瞬時電流閉鎖電壓速斷保護計算方法。按圖2所示進行計算。電流整定(電流元件為閉鎖元件，按保證線路末端故障有足夠的靈敏度整定)：， 式 中為保護1的瞬時電流閉鎖電壓速斷保護動作電流(TA一次值)，A；I(2)kB.min為系統(tǒng)最小運行方式下，被保護線路末端B 發(fā)生金屬性兩相短路時流過保護裝置的最小短路電流，A；Ksen.I為系統(tǒng)最小運行方式下，被保護線路末端B 發(fā)生金屬性兩相短路時電流元件保證末端故障靈敏度的靈敏系數(shù)，一般取1.5；ZA-B為被保護線路全長的總阻抗，Ω；Xs.min為系統(tǒng)最小運行方式下，保護背后電源至保護安裝處母線短路阻抗，為保護1的瞬時電流閉鎖電壓速斷保護動作電壓(TV 一次值)，V；UkB.min為系統(tǒng)最小運行方式下，被保護線路末端B 發(fā)生金屬性兩相短路故障時B 點的殘壓，V；Krel.U為瞬時電流閉鎖電壓速斷保護的電壓元件按躲過線路末端故障而引入的可靠系數(shù)，一般取1.3；UL為系統(tǒng)等效電源的線電壓，V。

最小保護范圍校驗(在最大運行方式下)：

式中，Xs.max為系統(tǒng)最大運行方式下保護背后電源至保護安裝處母線短路阻抗，Ω；Lmin%為瞬時電流閉鎖電壓速斷保護的最小保護范圍百分比。